动力特性测试在建筑物检测鉴定中的应用

动力特性测试在建筑物检测鉴定中的应用
作者：刘晓东
来源：《建筑与装饰》2020年第16期
摘要建筑物结构的动力特性属于建筑物的一个固定属性，在求解建筑物结构动力特性的过程中，往往是利用模型简化达到求解目的，但这个过程无法准确反映建筑物的实际固有特性。

因此，想要进一步了解建筑物实际固有特性，必须选择一种新型、优质的检测坚定方法，准确有效的坚定建筑物固有特定。

实体结构动力特性测试是近年来在实践过程中广泛应用的一种检测坚定方法，该测试方法明显克服传统理论分析法中存在的各种不足与缺陷，充分考虑到本构关系、边界条件、施工影响等多种信心，可全面真实有效的反映建筑物的实体结构性能。

从实际应用情况可以看出，采用动力特性测试明显可获得更为科学、合理、有效、真实的建筑物结构性能信息，具有明显的应用价值。

关键词动力特性测试;检测鉴定;建筑物固有特性;传统理论分析法
动力特性测试近年来在建筑物性能的测试中广泛应用，以往主要用于构件性能或是结构性能的测试中。

但随着动力特性测试的应用价值逐步被开发出来，动力特性测试的应用范围逐步扩大。

有研究学者[1]对某地的流程钢筋混凝土框架结构实施动力特性测试，获取了混凝土框架结构的一阶自振频率，并且和有限元摸态分析结果进行比较、调整，从而验证了混凝土框架结构本身的抗震性能。

也有研究学者[2]通过应用动力特性测试监测混凝土浇灌建成的厂房动力特性，并与常规检测结果进行比较分析，准确、理性的评估厂房本身的结构性能、刚度，为厂房进行加固设计提供了更多数据、技术指导。

从以上实例可以看出，在建筑物的检检测坚定中应用动力特性测试，是具有广泛应用价值的。

1 动力特性测试的基本原理
动力特性测试实施过程中，拾振器会将被检测结构的某一点随着时间变动的运动量转变成模拟电信号，数据采集器中的A/D转换器会按照等时间间隔的采样模式进行信号模拟，并且能够顺利转变为数字信号，这种数字信号可顺利通过处理软件实施进一步处理。

假设A1=
（I=1，2，3，……，n-1，n）其实是一个离散脉动数据，那么n就是离散点数，而A1则是持续时间，若A1持续较长，在几十秒甚至是几百秒之间，则在分析过程中，则需要借助加窗阶段获取需要分析的长度数据，才能进行分析。

在分析过程中，为了进一步提升所检测结构的动力特性准确度与精确度，可通过降低窗边瓣泄能效应，可在检测鉴定过程中应用Hanning。

再者，未能够顺利使用FFT算法进行有效计算，应在计算过程中合理取值。

通过频率域分析法可辅助检测人员进一步确定结构动力特性，也就是被检测结构的振型与固有频率。

在频率域的脉动信号处理过程中，应首先计算任何一个测点脉动信号的Fourier振幅谱、功率谱，然后根据峰值计算准确的结构固有频率。

检测计算过程中，还可根据任何一个测点的功率谱与
Fourier振幅谱峰值，从而确定检测构件的振型峰值。

若在计算过程中获取所有测点振型振幅，则可有效确定结构振型。

在计算阻尼比的过程中，应积极使用互谱、自谱这两种囊括频率响应函数、振型响应函数的信息。

因为这样可通过互谱或是自谱，采用半功率点方法准确计算阻尼比。

目前，在建筑物检测鉴定过程中，应用最为广泛的动力特性测试方法主要是脉动法。

脉动法对专门的激振设备无明显要求，可通过仪器获取相应的建筑物脉动数据，然后利用专业软件进行有效分析，从而确定建筑物的实际固定动力特性，并且不会被结构形式、结构体量限制。

再者，脉动法在应用过程中并不会对原有建筑结构造成损伤，在完成测试后不会留下痕迹，因此在临床得到了广泛应用。

2 动力特性测试在检测鉴定中的应用
2.1 阻尼比
阻尼比是动力特性检测过程中常用的一个重要指标，在建筑物结构的检测鉴定中实施动力特性测试，并使用阻尼比这一中重要指标，可有效计算地震反应相关参数。

但是，阻尼比是一种难以通过理论计算获取的重要参数，必须在现场环境进行实际检测分析，才能获取相应的阻尼比数值。

而结构阻尼比则是现今判定建筑物结构受损的关键依据，通过阻尼比的变化幅度、变化频率，可辅助检测人眼及时明确建筑物结构受损的详细程度，尤其是用于历史建筑保护性监测的过程中，更具有应用价值，可更为理性的分析被检测建筑物的结构损伤实际情况。

从实际应用情况可以看出，阻尼比这一重要参数重要在历史建筑保护性监测中广泛应用。

历史性建筑相较于现代化建筑，存在明显差异，其建造工艺、建造风格、建筑造型、建筑特点等都比较独特，且历史性建筑多具有结构复杂、材料性能不断退化等特点。

应用有限元软件模拟，存在过高难度，难以获取精准真实的数据，模拟过程中假定的边界条件和实际情况存在明显差异，且容易被网格划分精度过分影响。

有研究学者[3]通过在大型古建筑木塔保护性监测过程中实施阻尼比测试，探究阻尼比的实际应用价值。

研究学者选取一座具有970余年历史的木塔作为研究对象，通过在无游客工况期间的南北向阻尼比测试结果（2次）进行分析，结果显示，相较于二次检测结果，首次检测结果的阻尼比明显比二次检测结果小23.1%，其中东西向的一阶振型阻尼比二次检测结果相较于首次，明显要扩大18.5%，由此可以判定被检测木塔本身结构存在节点松动、结构整体性逐步下降的特点。

2.2 频率
生产设备运行过程中的振动会对被检测建筑物本身的结构造成一定影响，因此在结构异常振动的实际检测鉴定过程中，必须实施动力特性检测试。

实验研究表明，存在振动设备的楼层在生产设备运行过程中发生异常振动的原因主要有兩个：第一是是因为生产设备本身的激振力效率和结构构件固有频率一致或是非常接近，进而诱发共振现象;第二是因结构构件本身刚度不够，导致被检测建筑物机构构件在出现强迫振动情况下，会增加振幅。

有研究文献针对某个厂房的排风楼展开了相应研究，因为被检测厂房的排风楼中安装了多台风机，风机在运行过程中，排风楼的楼盖部分区域会存在明显的振感。

为明确振感的发生原因，检测人员对排风楼进
行了动力特性测试。

明确现场各个区域的实际布置情况后，准确辨别出存在明显振感的区域，然后将这一区域作为本次勘察的主要区域。

在实际检测过程中，在振感明显区域布置相应的拾振器，然后打开排风楼所有风机，促使风机运行，未检测完毕，不允许风机停止运行。

在现场检测完毕后，联合有限元软件模拟进行准确计算，可获取相应的自振频率，可明确振感区域的振感发生原因，可根据振感发生原因，进行相应的处理。

2.3 性能
建筑物使用一段时间后，建筑物的结构构件性能也会发生变化，比如其抗力、载荷均会随着时间的变化而不断变化。

因此，为了保证建筑物的实际应用价值，保证建筑物本身的性能，提高建筑物的安全性与使用寿命。

应及时保护建筑物的结构性能，提高建筑物应用过程中的安全性。

同时，还需在维护建筑物结构的过程中，提供相对详细、科学、完整、合理的理论依据，对建筑物进行维护保养。

以往通过构建模型。

计算分析、试验检测多层等措施，才能明确建筑物构建的实际性能，可通过评定建筑物构件性能，预期建筑物的应用可靠性与应用安全性。

建筑物结构的可靠性主要从三个方面进行评估，如建筑物的耐久性、适用性、安全性。

而安全性则是评估建筑物结构可靠性的重要指标。

而建筑物结构的安全性主要指建筑物承载能力，承载能力直接决定着建筑物的实际应用安全性，直接关系着人身安全与财产安全。

在实际实践过程中，做好建筑物结构的安全性检测评估至关重要。

实践主要通过评估建筑物结构的应用舒适性，在载荷一定、正常使用情况下，观察建筑物结构的振动情况与变形情况，从而达到考察目的。

在实施动力特性测试后，首先要明确在什么样的情况下完成动力特性测试，明确测试过程中需要解决的重点问题，比如钢筋混凝土建筑物结构的性能，获取性能评定结果后，然后才能进一步进行测试，为实际评定建筑物的其他构件提供相对真实可靠的依据。

在完成建筑物所有构件的性能检测后，即刻便可完成建筑物构件损伤情况的识别工作，可基于动力特性测试结果，通过动力测试损伤识别法完成相应的建筑物结构性能评定。

在这个实验过程中，可根据建筑物的实际损伤识别结果、构建的实际受力特征，理性评估分析建筑物构件的极限承载力。

而动力特性测试过程中获取的多个动力参数可准确反映建筑物整体结构的力学性能。

3 结束语
从本研究分析结果可以看出，动力特性测试本身具有强大的应用价值，可在多种建筑物结构构件的检测鉴定中发揮显著的作用。

比如可用于历史建筑、古建筑的保护性监测、普通高楼大厦的安全性监测、常用建筑的性能监测等等，可为建筑物结构的安全性提供更为准确的支撑，可及时检测出异常区域的异常发生原因，可及时辨别建筑的性能实际情况，为维护建筑，合理使用建筑提供有力的数据支撑与信息支撑，值得应用。

参考文献
[1] 吴体，肖承波.动力特性测试技术在建筑工程检测鉴定中的应用[J].四川建筑科学研究，2017，43（1）：45-49.
[2] 顾雁辉，杨晓明.某混凝土预制装配结构厂房的检测鉴定及加固[J].工程建设，2017，49（7）：66-71.
[3] 梁世料.监控系统在高层建筑动力特性检测中的应用研究[J].建材发展导向（上），2019，17（12）：192.。